多磁极旋转磁场的钛合金表面磁性剪切增稠光整加工特性

目的探究多磁极旋转磁场下钛合金(Ti-6Al-4V)表面磁性剪切增稠光整加工特性。方法设计不同磁极排布的多磁极旋转磁场,通过仿真分析和实验测量,分析N-S-N、N-S-N-S和N-S等3种磁极排布下的磁场特性。基于研制的磁性剪切增稠光整介质,构建光整加工实验装置,探究磁极排布、主轴转速、旋转平台转速和加工间隙对工件表面粗糙度的影响规律,并通过扫描电子显微镜对加工前后的工件表面微观形貌进行对比分析。结果在N-S-N磁极排布下,加工区域的磁场强度较大,磁力线闭合回路较多,能够形成刚性较大和数量多的磁力刷。在N-S-N磁极排布、主轴转速600 r/min、旋转平台速度160 r/min、加工间隙0.7 mm的实验条件下,光整加工效果最优,工件表面粗糙度下降趋势明显,表面粗糙度由初始的1.2μm下降至67 nm,表面光洁度提高94%。通过扫描电子显微镜观测,工件表面的划痕显著去除,仅残留磨粒切削造成的微细划痕。结论调控多磁极旋转磁场的磁极排布可以有效控制光整加工效率,配合磁性剪切增稠光整介质和加工工艺参数优化,钛合金表面能够实现纳米级光整,表面质量显著改善。

超粗糙氧化锆复合陶瓷磁性剪切增稠光整加工特性

针对超粗糙表面氧化锆陶瓷材料的光整问题,配置磁性剪切增稠光整加工介质,利用设计的磁场发生装置,在主轴转速900 r/min、X轴进给速度10000 mm/min和加工间隙0.7 mm的实验参数下,探究不同磨粒和磨粒粒径对氧化锆陶瓷件加工的影响规律。对250μm绿碳化硅的磁性剪切增稠光整介质进行加工时,工件表面粗糙度值能在180 min内降低38%。10μm立方氮化硼配置的磁性剪切增稠光整介质,能使工件表面粗糙度值在210 min内降低41%。在磨粒粒径相同的条件下,随着磨粒硬度的提高,加工效率增大。在磨粒质量分数相同的条件下,磨粒粒径越小,获取的最终表面粗糙度值越小。观测结果表明,对比未加工表面,加工后的表面变得光滑,材料去除肉眼可见,验证了所提出方法的有效性。

磁性剪切增稠光整介质的制备与加工特性研究

目的解决Ti-6Al-4V器件的纳米级表面光整效率低的问题。方法开发了一种磁性剪切增稠光整介质,利用设计的磁场发生装置,在主轴转速100 r/min、工作间隙0.5 mm的加工参数下,探究不同磨料粒径和磨料质量分数的光整介质对表面粗糙度的影响。结果当磨料的质量分数为45%时,在碳化硅粒径为80μm、羰基铁粉粒径为150μm条件下,工件表面粗糙度值由初始的173 nm下降到92 nm;在碳化硅粒径为30μm、羰基铁粉粒径为50μm条件下,工件表面粗糙度值由初始的170 nm下降到79 nm;在碳化硅粒径为4μm、羰基铁粉粒径为5μm条件下,加工效果最优,Ti-6Al-4V工件的表面粗糙度由初始的169 nm下降到61 nm,表面粗糙度降低了64%。结论在磨料粒径相同的条件下,随着磨料质量分数的提高,加工效率增加;在磨料质量分数相同的条件下,磨料粒径越小,获取的表面粗糙度值越小。通过金相显微镜和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察发现,工件表面的划痕显著减少,验证了所研制介质的有效性。